ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...2/3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ...4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ...5

Transcript

1 1

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ...2/3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ...4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ...5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΧΗΤΙΚΗΣ ΚΑΛΥΨΗΣ ΣΥΝΑΥΛΙΩΝ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΣΕ ΜΕΓΑΦΩΝΑ ΚΑΙ ΗΧΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ CALIFORNIA JAM WALL OF SOUND ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΟΥ WALL OF SOUND ΜΕ ΣΥΜΒΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΤΟΤΕ ΕΠΟΧΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΤΟΥ WALL OF SOUND ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΈΛΙΞΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΘΕΩΡΙΑ LINE SOURCE HARRY F. OLSON ΣΗΜΕΙΑΚΗ ΠΗΓΗ ΣΗΜΕΙΑΚΗ ΠΗΓΗ ΣΤΟΝ ΧΩΡΟ ΔΙΠΟΛΙΚΗ ΠΗΓΗ (ΔΙΠΟΛΟ) STRAIGHT LINE SOURCE (ΕΥΘΕΙΑ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΗΓΗ) TAPERED STRAIGHT LINE SOURCE (ΚΩΝΙΚΗ ΕΥΘΕΙΑ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΗΓΗ) END FIRED LINE SOURCE (ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΗΓΗ ΤΕΛΙΚΗΣ ΤΡΟΦΟΔΟΤΗΣΗΣ) CURVED SOURCE ARRAY (ΚΑΜΠΥΛΩΤΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΠΗΓΗ)...17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΘΕΩΡΙΑ LINE ΑRRAY ΚΑΤΕΥΘΥΝΤΙΚΟΤΗΤΑ LINE ARRAY ΚΑΝΟΝΕΣ LINE ARRAY ΑΠΟ ΤΗ ΘΕΩΡΙΑ ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ ΧΟΑΝΗΣ ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΣΤΟΧΟΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΩΝ...27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΗΧΗΤΙΚΗ ΚΑΛΥΨΗ LINE ARRAY ΕΝΤΑΣΙΑΚΗ ΚΑΛΥΨΗ DB ΚΑΙ LINE ARRAY ΕΝΤΑΣΙΑΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΤΟ ΚΟΝΤΙΝΟ ΠΕΔΙΟ ΣΥΧΝΟΤΙΚΗ ΚΑΛΥΨΗ NEAR ΚΑΙ FAR FIELD ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ LINE ARRAY ΚΑΙ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ...33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΕΙΣ LINE ARRAY FLOWN ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ STACKED ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ HYBRID ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ FLAT ARRAY CURVED ARRAY J ARRAY SPIRAL ARRAY

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΕΤΑΙΡΙΕΣ LINE ARRAY L-ACOUSTICS ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ DOSC ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ K-LOUVER ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΛΥΨΗΣ ΓΙΑ ΚΑΘΕΤΗ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΛΥΨΗΣ ΓΙΑ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ MEYER SOUND RIBBON TWEETER ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ REM ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΊΑΣ ΤΟΥ REM ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΥ «ΔΙΠΛΟΣ» ΚΥΜΑΤΟΔΗΓΟΣ REM NEXO HYPERBOLIC REFLECTIVE WAVESOURCE (H.R.W.) DIRECTIVITY PHASE DEVICE (D.P.D.) CONFIGURABLE DIRECTIVITY DEVICE (C.D.D.)...58 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...59 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός αυτής της πτυχιακής εργασίας είναι η να µελετήσει τη θεωρία των line array συστηµάτων και τον τρόπο, που αυτή η θεωρία εφαρµόζεται στην πράξη κατά τη δηµιουργία και χρήση των line array συστηµάτων. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται µία ιστορική αναδροµή ξεκινώντας από τα πρώτα µεγάφωνα και ηχητικά συστήµατα που κατασκευάστηκαν µέχρι και την κατασκευή του πρώτου line array συστήµατος. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται µία αναφορά στον Harry F. Olson και στη θεωρία των line source arrays και στα µοντέλα line sources που είχε µελετήσει ο ίδιος και σχετίζονται µε τα line array συστήµατα που χρησιµοποιούνται στις ζωντανές οπτικοακουστικές εκδηλώσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο αναπτύσσεται η θεωρία στην οποία βασίζονται τα line array συστηµάτα, και αναλύονται οι κανόνες σωστής λειτουργίας και κατασκευής τους. Επιπλέον µελετώνται τα προβλήµατα που αντιµετωπίζουν οι κατασκευαστές στην δηµιουργία των line array συστηµάτων και οι λύσεις που προτείνουν για να τα αντιµετωπίσουν. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται τα σηµεία που αποκλίνει η θεωρία αυτών των ηχητικών συστηµάτων σε σχέση µε την αρχική θεωρία (του Olson) και αναπτύσσεται ο συχνοτικός και ο εντασιακός τρόπος που λειτουργούν τα συστήµατα αυτά στο κοντινό και στο µακρινό πεδίο. Στο πέµπτο κεφάλαιο αναφέρονται τρόποι τοποθέτησης των line array συστηµάτων όσον αφορά την ανάρτησή τους (stack, flown και hybrid τοποθετήσεις) και όσον αφορά την καµπύλωσή τους (flat, array curved array, J-array και spiral array. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται µία αναφορά τριών κατασκευαστριών εταιριών (L-Acoustics, Meyer Sound και Nexo), σχετικά µε την τεχνολογία που χρησιµοποιούν στις υψηλές συχνότητες για την αντιµετώπιση των προβληµάτων που προκύπτουν κατά την υλοποίηση ενός line array συστήµατος. Τα συµπεράσµατα που προκύπτουν από αυτή την εργασία είναι πως τα line array συστήµατα που κατασκευάζονται, αποκλίνουν από την αρχική θεωρία του Olson. Έπειτα παρατηρείται (για τις υψηλές συχνότητες) µία προσπάθεια επίτευξης εντασιακών και συχνοτικών αποτελεσµάτων που να ακολουθεί την θεωρία του Olson αλλά µέσω άλλων προσεγγίσεων. Αυτό δίνει ελευθερία στις εταιρίες για κατασκευή πρωτοποριακών συσκευών και µηχανισµών ακολουθώντας µία διαφορετική προσέγγιση. Όσον αφορά τις χαµηλές συχνότητες, ισχύουν οι αρχές λειτουργίας των συµβατικών συστηµάτων. Αυτό σηµαίνει ότι στον τοµέα των υψηλών και των χαµηλών συχνοτήτων, υπάρχουν ακόµα προδιαγραφές για εξέλιξη της τεχνολογίας. 4

5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να εκφράσω τις θερµές µου ευχαριστίες στην κ. Παναγοπούλου Κατερίνα, για την επιλογή του θέµατος, την επίβλεψη και τις πολύτιµες υποδείξεις κατά τη διάρκεια της ολοκλήρωσης της εργασίας. 5

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΠΡΙΝ ΤΑ LINE ARRAY 1.1 Ιστορική αναδροµή σε µεγάφωνα και ηχητικά συστήµατα Το 1874 ο Ernst W. Siemens, ήταν ο πρώτος που περιέγραψε το δυναµικό µεγάφωνο µε διάταξη µετατροπής κινητού πηνίου (σχήµα 1.1). Έκτοτε ακολούθησε µια σειρά εφευρέσεων και µίας απ αυτές ήταν του Thomas Watson το 1882 που κατασκεύασε το µεγάφωνο οπλισµού (armature speaker). Επίσης τo 1929 ο J.D. Seabert απ το Westinghouse ανέπτυξε ένα µεγάφωνο κωνικού τύπου που έκπεµπε τον ήχο ανθρώπινης οµιλίας προς το κοινό, καλύτερα απ τα µεγάφωνα που είχαν χρησιµοποιηθεί µέχρι τότε. Το 1930 ιδρύεται η ElectroVoice από τους Lou Burroughs και Al Kahn. Το 1933 στα εργαστήρια του Bell κατασκευάστηκε ένα δυναµικό µεγάφωνο τριών δρόµων µε χρήση κόρνας για τις υψηλές συχνότητες, ενός κωνικού οδηγού λαιµού 1'' και στοµίου 40 τετραγωνικών ιντσών για µεσαίες συχνότητες και ενός µεγάλου κινητού πηνίου κωνικού διαφράγµατος ενσωµατωµένο σε ένα baffle µήκους 3 µέτρων. Αυτό το µεγάφωνο χρησιµοποιούνταν σε κινηµατογραφικές ταινίες. Την ίδια χρονιά στο Constitution Hall της Washington µε χρήση 3 µικροφώνων (αριστερά, κέντρο και δεξιά) και συνδέοντας για κάθε µικρόφωνο από ένα ειδικό µεγάφωνο, που αποκρίνονταν σε όλο το συχνοτικό φάσµα που έπαιζε η Ορχήστρα, τοποθετηµένα σε αντίστοιχες θέσεις, έδωσαν την αίσθηση «στερεοφωνικής» ακρόασης. Το 1935 οι Douglas Shearer και John Hilliard στο MGM ανέπτυξαν ένα συγκεκριµένο ηχητικό σύστηµα για θέατρο ξεκινώντας στο Lowes στο 5000 θέσεων Capitol Theater του Broadway. Το σύστηµα ήταν 2 δρόµων µε οδηγό για τις υψηλές συχνότητες ένα αλουµινένιο διάφραγµα 3'' µε διάµετρο λαιµού 1,4''. Για τις χαµηλές συχνότητες χρησιµοποιούνταν ένας baffled κώνος που η διάµετρος του ανοίγµατος του έφτανε τις 15''. Χρησιµοποιήθηκαν 4 οδηγοί 15'' για τις κόρνες των χαµηλών συχνοτήτων και 284 αλουµινένιοι οδηγοί για διάφορες κόρνες πολλαπλών υποδοχών. Το 1943 ο Lansing κατασκευάζει ένα ηχείο δύο δρόµων, το µοντέλο 604. Το 1945 βγαίνει στην αγορά το ηχητικό σύστηµα 2 δρόµων «Φωνή του Θεάτρου» µε εξελιγµένες κόρνες και οδηγούς χρήσης µαγνήτη. Το 1947 η JBL (ίδρυση το 1927) φτιάχνει το D '' ηχείο, όπου έγινε γνωστή ως πρώτη φορά η χρήση ενός 4'' flat πηνίου για φωνή, σε κωνικό µετατροπέα. Το 1950 ιδρύεται η Cabasse και το 1952 κατασκευάζει τα Σχήµα 1.1: Το δυναµικό µεγάφωνο του Ernst W. Siemens. Σχήµα 1.2: Το 604E του Lansing (πάνω) και το AR-3 της Acoustical Research (κάτω). 6

7 πρώτα οµοαξονικά ηχεία 2 δρόµων για κινηµατογράφο. Το 1954 ιδρύεται η Acoustic Research (AR) και την ίδια χρονιά κατασκευάζει το woofer AR-1 που λειτουργεί µε ανάρτηση και δίνει µια πιο γραµµική απόκριση στις χαµηλές συχνότητες απ ότι τα προηγούµενα µεγάφωνα. Επίσης λόγω της ανάρτησης µειώνεται και η παραµόρφωση. Το woofer ακουστικής ανάρτησης χρησιµοποιεί την ελαστικότητα του αέρα ενός περιφραγµένου χώρου όγκου περίπου 48 λίτρων για να εφοδιάσει την ενέργεια επαναφοράς του κώνου. Το 1954 η JBL συστήνει το µεγάφωνο 375 υψηλών συχνοτήτων µε οδηγό συµπίεσης (compression driver) όπου είναι και το πρώτο µεγάφωνο µε flat συχνοτική απόκριση ως και τα 9kHz. Τον ίδιο χρόνο η Cervin Vega κατασκευάζει ένα µεγάφωνο 18'' ικανό να παράγει 130 db SPL στα 30Hz. Το 1957 η AR συνεχίζει µε το ΑR-2 και έπειτα βάση της λογικής της ακουστικής ανάρτησης (AR-1) και σε συνδυασµό µε τη δηµιουργία ηµισφαιρικού µεγαφώνου, κατασκευάζει το AR-3. Μπορεί να παρατηρηθεί ότι µέχρι και τη δεκαετία του 60 τα πράγµατα στον τοµέα του PA ήταν ακόµα πολύ απλοϊκά. Τοπικές µπάντες χρησιµοποιούσαν µικρά ηχητικά συστήµατα, δηλαδή κονσόλα ενισχυτές και δύο στήλες µεγαφώνων. Για µεγάλες συναυλίες εξωτερικού χώρου τα ηχεία στοιβάζονταν στο έδαφος. Μέχρι και τα τέλη του 60 το πιο κοινό σύστηµα ΡΑ βασίζονταν στη προσέγγιση δυο στοιβαγµένων στηλών, όπου κάθε µια αποτελούνταν από τέσσερα 12'' ή 2x15'' ηχεία για τις χαµηλές συχνότητες και για τις υψηλές γίνονταν προσθήκη χοανών ή tweeters. Οι καµπίνες συνήθως κατασκευάζονταν από πεύκο ή καπλαµά. Το 1969 η JBL ενισχύει ηχητικά το Woodstock καθώς και άλλα σπουδαία Rock Festivals. Για το Woodstock είχαν στηθεί ειδικές συστοιχίες ηχείων πάνω στους λόφους του χώρου. Επίσης είχαν κατασκευαστεί άλλες 16 στήλες ηχείων, σε τετράγωνες πλατφόρµες οι οποίες έφταναν τα 21 µέτρα ύψος, όπου είχαν τοποθετηθεί για να καλύψουν από ως και άτοµα ακροατήριο (αν και εµφανίστηκαν όπως αναφέρει ο Bill Hanley τεχνικός ήχου του φεστιβάλ). Την ίδια περίοδο η Altec είχε σχεδιάσει καµπίνες από κόντρα πλακέ θαλάσσης που ζύγιζαν µισό τόνο η κάθε µία, διαστάσεων: 1.8m ύψος, 1.2m βάθος και 0.91m πλάτος. Κάθε καµπίνα περιείχε 4x15'' µεγάφωνα D 140 της JBL. O τοµέας των υψηλών συχνοτήτων είτε καλύπτονταν από 8 tweeters όπου µοιράζονταν σε δύο καµπίνες, είτε καλύπτονταν από 20 tweeters όπου µοιράζονταν σε 10 καµπίνες. Η τροφοδοσία ήταν 2000 Αmbers. Στα µέσα της δεκαετίας του 1970 υπήρχαν διάφορα ΡΑ συστήµατα όπου ένα συνηθισµένο τριών δρόµων µπορούσε να είναι το εξής: 2x15'' JBL 4560 woofer σε καµπίνες για τα Low-Mid, κόρνες JBL 2482 ή 2441 για High-Mid και tweeters Σχήµα 1.3: Συνηθισµένη συστοιχία PA της δεκαετίας του 70. για High. Με χρήση ενισχυτών όπως Crown, SAE, Yamaha, BGW και κονσόλες όπως την ΡΜ200 της Yamaha ή την Series 1S της Soundcraft. Πέρα από τον ηχητικό εξοπλισµό του Woodstock υπάρχουν άλλα δύο αξιοσηµείωτα γεγονότα που στιγµάτισαν την ιστορία του ΡΑ στα µέσα της δεκαετίας του 70. Το California Jam και το Wall of Sound (Grateful Dead). 7

8 1.2 California Jam Για το California Jam ένα άρθρο του Wayne Yentis δίνει αρκετές πληροφορίες. Η Tycobrahe Sound Company ανέλαβε την ηχητική ενίσχυση των Watt µε ηχητική στάθµη πίεσης 105 db SPL στο ένα µίλι, ενώ γύρω στα 50 µέτρα απ' το stage όπου βρίσκονταν η κονσόλα µετρήθηκαν db. Παρόλα αυτά γενικά ειπώθηκε ότι το σύστηµα δεν ήταν αρκετό για την κάλυψη όλου του κοινού καθώς στο φεστιβάλ παρευρέθηκαν άτοµα. Στις αρχές πίστευαν ότι θα έχουν γύρω στις κοινό και κάλυψη στα 300m απ το stage. Ένας απ' τους πρώτους παράγοντες στησίµατος ήταν η καλυπτόµενη απ το stage εντός πεδίου περιοχή, να εκµεταλλεύεται του υπερισχύοντα ανέµου, κάτι το οποίο επιτεύχθηκε καθώς ο άνεµος είχε σταθερή πορεία καθ όλη τη διάρκεια της ηµέρας. Υπολογίστηκε ότι ένα «standar» ηχητικό σύστηµα (set ενισχυτών και 2 στήλες ηχείων) επαρκές για άτοµα και για την περίµετρο των 300m σε εξωτερικό χώρο χρειάζεται Watt. Χρησιµοποιώντας αυτή τη µέθοδο πολλαπλασίασαν το «standar» set ώστε να καλύψει όλο Σχήµα 1.4: Στήλη ηχείων από το California Jam. το κοινό. Φυσικά ο κανόνας δεν ήταν ακριβής καθώς το ηχητικό κύµα δεν σταµατάει ακαριαία σε µία απόσταση, αλλά πρακτικά είχε αποτέλεσµα. Όταν ενηµερώθηκαν ότι το κοινό θα ξεπεράσει τις µία επιπρόσθετη συστοιχία µεγαφώνων τοποθετήθηκε σε απόσταση 300m από το πρώτο. Αυτά τα ηχεία κοίταζαν προς τα έξω και τροφοδοτούνταν από σήµα καθυστερηµένο κατά 859msec µε χρήση tape delay recorder της Eventide Clockwork digital delay unit. Όλος ο βασικός εξοπλισµός σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από την Tycobrahe. Η κονσόλα ήταν η Tycobrahe Model MX24-4 input mixer µε stereo main και monitor outputs και οι ήταν οι ενισχυτές BFA 2000 bi-amplifiers των 2000 Watt. Ο τοµέας ενίσχυσης των χαµηλών συχνοτήτων χρησιµοποιούσε τα 1500 Watt και ο τοµέας των υψηλών τα 500 Watt, µε συχνότητα διαχωρισµού στα 800 Hz. Οι ενισχυτές ήταν τοποθετηµένοι σε ειδικά κατασκευασµένα rack. Πέρα απ' την FOH κονσόλα υπήρχαν άλλες 2 MX24-4 ως monitor κονσόλες. Για την αναπαραγωγή των χαµηλών συχνοτήτων, η Tycobrahe χρησιµοποίησε καµπίνες τύπου bass reflex οι οποίες έδιναν µία αρκετά οµαλή εντασιακή κάλυψη. Επίσης δοκίµασαν όλα τα µεγέθη όγκου από 2 εώς 9 κυβικά µέτρα µέχρις ότου η περαιτέρω αύξηση του όγκου να µην έφερνε διαφορά στην συχνοτική απόκριση, κάτι που συνέβη γύρω στα 3,2 κυβικά µέτρα. Οπότε οι τελικές καµπίνες όγκου 3,2 κυβικών µέτρων, είχαν από δύο JBL 2220A, έναν οδηγό 2482 µε µία mid-range κόρνα και κάποια tweeters Για την τοποθέτηση των ενισχυτών και των ηχείων εγκαταστάθηκαν 2 πύργοι 6 επιπέδων συνολικού ύψους 16,5 µέτρων. Ένας σε κάθε πλευρά του stage. Το πρώτο επίπεδο ήταν κενό, το δεύτερο επίπεδο κάθε πύργου περιείχε κόρνες µπάσων 2,5m οδηγούµενες από 2x18'' woofers. Tο τρίτο επίπεδο είχε 7 µικρότερες κόρνες και τα τρία τελευταία επίπεδα κάθε πύργου ήταν φορτωµένα µε 50 Tycobrahe bass reflex καµπίνες. Σηµειώθηκε προσοχή στην κάθετη τοποθέτηση των µεγαφώνων µε σκοπό να διατηρηθεί το σύστηµα σε φάση και συνολικά τοποθετήθηκαν περίπου 225 tweeters. Όπως αναφέρει ο Jim Gamble: «Εάν τοποθετήσεις αρκετά µεγάφωνα µαζί, ως προβολή, παίρνεις µία µεγάλη και πλατιά ακτινοβολία η οποία λειτουργεί σαν ένα τεράστιο αλληλοσυµπληρωµένος τοίχος, πάνω σ αυτή την αλληλοσυµπλήρωση βασιζόµασταν». Κάτι που σαν θεωρία φέρει την αρχή λειτουργίας του line array συστήµατος. 8

9 1.3 Wall of Sound Ένα επίσης σηµαντικό ηχητικό σύστηµα είναι το Wall of Sound, που κατασκευάστηκε και χρησιµοποιήθηκε ως προσωπικό ΡΑ των Grateful Dead το Σχεδιάστηκε από τον Owsley Bear Stanley. Αυτή ήταν η εκπλήρωση µιας επιθυµίας της µπάντας για ένα σύστηµα απελευθερωµένο απ' την παραµόρφωση και που επίσης το ίδιο θα χρησιµοποιούνταν για monitoring. Όπως αναφέρει ο Stanley: «Το Wall of Sound είναι το όνοµα που µερικοί άνθρωποι έδωσαν σε ένα πολύ ισχυρό και εξαιρετικά ακριβές σύστηµα PA που σχεδίασα και επέβλεψα την κατασκευή του το 1973 για τους Grateful Dead». Ήταν ένα τεράστιο τοίχος ηχείων στηµένο πίσω από τους µουσικούς, όπου οι ίδιοι είχαν τον έλεγχο χωρίς καµία FOH κονσόλα και δεν χρειάζονταν επιπλέον συστοιχίες, τροφοδοτηµένες µε καθυστερηµένο σήµα, για να καλύψουν την απόσταση εώς και µισού µιλίου από το στάδιο. Ο Stanley, ο Dan Healy και ο Mark Raizene του ηχητικού προσωπικού των Grateful, σε συνεργασία µε τον Ron Wickersham, τον Rick Turner και τον John Curl της Alembic συνδύασαν έξι ανεξάρτητα συστήµατα ήχου µε χρήση έντεκα διαφορετικών καναλιών, σε µια προσπάθεια να παρέχουν ήχο υψηλής ποιότητας στο ακροατήριο. Μοιράζοντας φωνητικά, κιθάρα, ρυθµική κιθάρα και πιάνο όπου ο καθένας τους είχε το δικό του κανάλι και το αντίστοιχο σύνολο µεγαφώνων. Το µπάσο του Phil Lesh είχε περαστεί από ένα τετράφωνο κωδικοποιητή που έστελνε καθεµία από τις τέσσερις χορδές σε ένα ξεχωριστό κανάλι και σε αντίστοιχο σετ ηχείων. Ένα κανάλι ενίσχυε τη µπότα του drummer και άλλα δύο κανάλια (ως overhead) έπαιρναν το ταµπούρο, τα toms και τα κύµβαλα. Κάθε ηχείο εξέπεµπε µόνο ένα όργανο ή φωνή µε σκοπό να αποφευχθεί η παραµόρφωση ενδοδιαµόρφωσης (intermodulation distortion). To Wall of Sound αποτελούνταν από 89 solid-state ενισχυτές 300Watt και 3 vacume-tube ενισχυτές 350 Watt που παρήγαγαν συνολικά watt RMS audio ισχύος. Το σύστηµα αυτό έδινε υψηλή ποιότητα playback ήχου µέχρι και στα 180 µέτρα µε έναν ικανοποιητικό ήχο όπου από εκεί άρχιζε να εξασθενεί λόγω της παρεµβολής του ανέµου. Το Wall of Sound ήταν η πρώτη εφαρµογή και προσπάθεια προσέγγισης ενός σηµερινού «line array» συστήµατος σε πολύ πιο πρώιµη µορφή. Ήταν ίσως το δεύτερο µεγαλύτερο φορητό σύστηµα ήχου που κατασκευάστηκε ποτέ όπου η έννοια «φορητό» είναι σχετική καθώς αποτελούνταν από δύο stages. Το ένα θα προχωρούσε στην επόµενη πόλη για να ξεκινήσει την εγκατάσταση το ταχύτερο δυνατόν, ενώ το άλλο χρησιµοποιούνταν. Έπειτα το προηγούµενο έπρεπε να πάει κατευθείαν στην επόµενη συναυλία. Για τη µεταφορά και το στήσιµο του Wall of Sound (βάρους 75 τόνων) χρειάζονταν τέσσερα φορτηγά και 21 άτοµα προσωπικό. Επειδή το Wall of Sound ήταν παράλληλα και monitor χρειάστηκε να σχεδιαστεί ειδικό σύστηµα µικροφώνων για να αποτρέψουν το feedback. Οπότε τοποθετήθηκαν ζεύγη πυκνωτικών µικροφώνων σε µεταξύ τους απόσταση 6cm και µε αναστροφή φάσης. Μόνο µία θέση πηγής χρησιµοποιείται για κάθε κανάλι για να καλύψει το σύνολο του εκάστοτε χώρου οπότε η µουσική είναι πιο διαυγής και στο stage και στο ακροατήριο. Η στερεοφωνική εικόνα που δίνεται είναι πολύ ικανοποιητική και φυσιολογική απ ότι των συµβατικών PA. 1.4 Σύγκριση Wall of Sound µε συµβατικά συστήµατα της τότε εποχής Το Wall of Sound λόγω του τρόπου στησίµατος και λειτουργίας του, είχε κάποια πλεονεκτήµατα σε σχέση µε άλλα συµβατικά ηχητικά συστήµατα εκείνης της εποχής. Παραδείγµατος χάριν: Στον περίγυρο ενός χώρου ακρόασης όπου υπήρχαν ανακλαστικές επιφάνειες (τοίχοι, ταβάνι κλπ), κατά τη λειτουργία ενός συµβατικού συστήµατος θα 9

10 παράγονταν υπερβολική αντήχηση και ηχώ. Στην περίπτωση του Wall of Sound, επειδή κάθε όργανο έρχονταν από µια ξεχωριστή πηγή, η ηχώ και η αντήχηση διαχέονταν περισσότερο και γίνονταν λιγότερο αντιληπτή. Επίσης καθώς η πηγή του Wall of Sound ήταν υπερυψωµένη και στόχευε προς τα κάτω, το αποτέλεσµα ήταν τον αρχικό ήχο (direct σήµα) αλλά και την πρώτη αντανάκλαση, εν µέρει να τα απορροφούσε το κοινό, εφόσον έπεφταν πάνω του. 1.5 Ανάλυση των οργάνων του Wall of Sound Τα σήµατα από καθένα από τα µικρόφωνα των φωνών, πέρναγε από ένα διαφορικό άθροισµα ενίσχυσης, όπου η διατήρηση της φάσης ήταν δυνατό να ρυθµιστεί και να δώσει την αυθεντικότητα του ήχου. Από εκεί το συνδυασµένο σήµα πήγαινε σε ένα crossover το οποίο χώριζε την περιοχή συχνοτήτων σε τέσσερις µπάντες (Low, Low-Mid, High-Mid και High). Από εκεί και πέρα το σήµα κάθε περιοχής ενισχύονταν ξεχωριστά από τους ενισχυτές: MacIntosh 2300 που τροφοδοτούσαν τα JBL 15", 12" και 5" και tweeters της Electrovoice για τις τέσσερις συχνοτικές περιοχές αντίστοιχα. Οι βασικές συστοιχίες του φωνητικού συστήµατος που αποτελούνταν από High και Midrange ηχεία, ήταν καµπυλωµένες για πιο διευρυµένη κάθετη ηχητική κάλυψη. Γενικά η κάθετη κατευθυντικότητα ήταν πολύ στενή ενώ η οριζόντια ήταν µεταξύ των 140 και των 180 µοιρών. Τα µεγάφωνα χαµηλότερης συχνοτικής περιοχής ήταν διατεταγµένα σε µια στήλη, κάθε τύπος ηχείου είχε σχεδιαστεί µε σκοπό να έχει την ίδια οριζόντια και κάθετη κατευθυντικότητα, έτσι ώστε όλες οι συχνότητες να ακούγονται εξίσου καλά. Οι κώνοι των ηχείων ήταν τοποθετηµένοι µαζί έτσι ώστε όλη η επιφάνεια της εκάστοτε συστοιχίας να λειτουργεί ακέραια. Μια σηµαντική βελτίωση της ποιότητας του ήχου των φωνητικών οφείλεται στη χρήση (differential) µικροφώνων. Κάθε τραγουδιστής είχε ένα ιδανικό ζεύγος τοποθετηµένων µικροφώνων Bruel και Kjaer σε διαφορά φάσης, όπου τραγούδαγε µόνο στο ένα. Κάθε ήχος που πήγαινε εξίσου και στα δύο µικρόφωνα, ακυρώνονταν όταν τα δύο αυτά σήµατα αθροίζονταν. Κατά συνέπεια, στο κανάλι της φωνής, διαρροή σήµατος (leakage) από τα όργανα και θόρυβοι βάθους ελαχιστοποιόντουσαν. Το σύστηµα του πιάνου ήταν µια µικρή έκδοση του συστήµατος των φωνητικών. Στην περίπτωση αυτή ένα crossover χώριζε το φάσµα συχνοτήτων σε τρία µέρη. Οι High και οι Mid συχνότητες δροµολογούνταν από µια συστοιχία µεγαφώνων 5" και 12" αντίστοιχα. Οι χαµηλές συχνότητες δροµολογούνταν από µια στήλη ηχείων 15". Το σύστηµα των drums είχε δύο αυτόνοµα µέρη. Η µπότα χρησιµοποιούσε ένα κανάλι ενίσχυσης και 16x 15" ηχεία σε µια στήλη. Τα υπόλοιπα τύµπανα και κύµβαλα ήταν δροµολογηµένα σε ένα crossover που χώριζε το σήµα σε High, High-Mid και Low-Mid και τροφοδοτούσε µε αυτό tweeters και µεγάφωνα 5" και 12" αντίστοιχα. Αυτό το δεύτερο µέρος των τυµπάνων χρησιµοποιούσε δύο κανάλια όπως ήταν stereo µε πανοµοιότυπες στήλες µεγαφώνων και στις δύο πλευρές. Οι δύο κιθάρες χρησιµοποιούσαν το ίδιο σύστηµα όπου κάθε σύστηµα αποτελούνταν από συστοιχίες 20 ηχείων 12". Ο µπασίστας χρησιµοποιούσε ένα quadraphonic µπάσο όπου για καθένα από τους µαγνήτες των bass και treble υπήρχαν επιλογές που του επέτρεπαν να διαµορφώνει: 1) το εύρος ζώνης του φίλτρου, 2) την κεντρική συχνότητα του φίλτρου, 3) το είδος των φίλτρων που χρησιµοποιούνται και 4) mix dry/wet (άµεσο ήχο µε τον επεξεργασµένο ήχο). Η κύρια αλλαγή είναι η πρόσθεση ενός ηλεκτρονικού κυκλώµατος ψηφιακού αποκωδικοποιητή δίνοντας 10 κουµπιά µε τα οποία ο Phil µπορούσε να επιλέξει µία από τις 16 χωρικές ρυθµίσεις των µεγαφώνων του (οκτώ σε στερεοφωνική λειτουργία). Το σύστηµα του µπάσου είχε δύο συστοιχίες στοιβαγµένων ηχείων 15". Τέσσερις ενισχυτές δεδοµένου ότι το όργανο είχε τη δυνατότητα να λειτουργεί σε ξεχωριστή έξοδο για κάθε µία από τις τέσσερις χορδές. 10

11 1.6 Τελική Εξέλιξη Το 1975 η JBL κατασκεύασε το Model 4682 strongbox line array και το 1980 σύστηνε µία διαξονική κόρνα σταθερής κατευθυντικότητας (Bi- Radial Constant-Coverage). Στις αρχές τις δεκαετίας του 80 ήδη το ΡΑ τεσσάρων δρόµων ήταν πλέον συνηθισµένο και πλέον µε τη χρήση οδηγών πίεσης (compression driver) και χοανών σταθερής κατευθυντικότητας (Constant-Coverage) και µε αυτή τη λογική συνεχίστηκε η εξέλιξη των ηχητικών συστηµάτων. Τελικά στις αρχές της δεκαετίας του 90 η L-Acoustics(µία Γαλλική Σχήµα 1.5: Το V-DOSC line array σύστηµα. εταιρία) κατασκεύασε το V-DOSC (σχήµα 1.5) το οποίο έχει θεωρηθεί ως το πρώτο line array ηχητικό σύστηµα για συναυλιακή χρήση. 11

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Harry F. Olson ΘΕΩΡΙΑ LINE SOURCE Προτού γίνει αναφορά στη θεωρία των line sources θα ήταν σηµαντικό να γίνει µία ιστορική αναφορά στον Harry Ferdinand Olson (Δεκέµβριος 28, 1901 Απρίλιος 1, 1982) ο οποίος αποτέλεσε σηµαντικό παράγοντα στην εξέλιξη της ακουστικής του 20 ου αιώνα αλλά και σε θεµελιώδης αρχές λειτουργίας των line sources. O Harry F. Olson είχε κλίση στις εφευρέσεις καθώς ήδη σε µικρή ηλικία δηµιούργησε και πέταξε µοντέλα αεροπλάνων, κατασκεύασε µια ατµοµηχανή και ανακάλυψε ένα λέβητα καύσης ξύλων που τροφοδοτούσε µία γεννήτρια 100-volt DC. Με την κατασκευή και εξάσκηση σε ένα ερασιτεχνικό ραδιοφωνικό ποµπό, κέρδισε αρκετή επάρκεια ώστε να του χορηγηθεί άδεια διαχείρισης. Ο Οlson πήρε πτυχίο Ηλεκτρολόγου Μηχανικού από το Πανεπιστήµιο της Αϊόβα, στη συνέχεια έκανε µεταπτυχιακό µε διατριβή στα φίλτρα ακουστικών κυµάτων σε στερεά και τέλος έκανε το διδακτορικό του στη Φυσική, όπου µελετούσε την πόλωση της ακτινοβολίας της αντήχησης σε υδράργυρο. Τελειώνοντας τις σπουδές του το 1928, ο Olson µετακόµισε στο New Jersey για να εργαστεί στα εργαστήρια της RCA και το 1934 έγινε επικεφαλής των ακουστικών ερευνών. Εκεί εργάστηκε σε διάφορα projects που αφορούσαν τον ήχο, όπως τη βελτίωση µικροφώνων broadcasting και µικροφωνικού εξοπλισµού κινηµατογραφικών ταινιών. Επίσης ασχολήθηκε µε τη βελτίωση µεγαφώνων άλλα και µε την εξέλιξη των εγγραφέων µαγνητικής ταινίας (magnetic tape recorder). Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσµίου Πολέµου ο Olson έκανε επίσης σηµαντικές συνεισφορές στη στρατιωτική τεχνολογία. Ασχολήθηκε ιδιαίτερα µε τον υποθαλάσσιο ήχο. Μετά τον πόλεµο µαζί µε τον Herbert Belar ανέπτυξαν το πρώτο σύγχρονο ηλεκτρονικό συνθεσάιζερ (Mark ΙΙ Sound Synthesizer) το οποίο χρησιµοποιήθηκε για µουσικές παραγωγές του εµπορίου. Ο Olson αποσύρθηκε από την RCA το 1967, συνεχίζοντας ως σύµβουλος για την RCA Laboratories. Ως παραγωγικός εφευρέτης και µηχανικός, ο Olson κέρδισε περισσότερα από 100 διπλώµατα ευρεσιτεχνίας (συµπεριλαµβανοµένου και των ευρέος χρησιµοποιουµένων µικροφώνων RCA 44-series και RCA 77-series). Τα διπλώµατα επίσης σχετιζόντουσαν µε µικρόφωνα καρδιοειδούς κατευθυντικότητας, διαφράγµατα µεγαφώνων, ηχεία ανάρτησης αέρα, ισοβαρή µεγάφωνα, πρωταρχικούς εγγραφείς βίντεο, εξοπλισµό εγγραφής ήχου, µαγνήτες φωνογράφου, υποθαλάσσιο εξοπλισµό ήχου, µείωση θορύβου, τεχνολογία ήχου σε κινηµατογράφο και συστήµατα P.A. που ανέπτυξε. Έχει συγγράψει 135 άρθρα και δέκα βιβλία συµπεριλαµβανοµένου ενός διεπιστηµονικού κειµένου αποτυπώνοντας τις δυναµικές αναλογίες µεταξύ ηλεκτρικών, ακουστικών και µηχανικών συστηµάτων. Το 1949 ο Olson τιµήθηκε ως ο πρώτος αποδέκτης του µνηµονικού βραβείου: John H. Potts της Audio Engineering Society, ένα πρόγραµµα το οποίο µετονοµάστηκε αργότερα σε: χρυσό µετάλλιο. Το 1952 o Olson υπηρέτησε ως πρόεδρος της Acoustical Society of America, η οποία του απένειµε το Αργυρό Μετάλλιο της Ακουστικής Τεχνολογίας το 1974 και το Χρυσό Μετάλλιο το Κέρδισε το µετάλλιο IEEE Lamme το 1970, εξελέγη στην Εθνική Ακαδηµία Επιστηµών το 1959 και ήταν αποδέκτης πολλών άλλων τιµητικών τίτλων κατά τη διάρκεια της ζωής του. Στο βιβλίο του Acoustical Engineering το 1957 πέρα των άλλων, έγραψε σηµαντικά θεωρήµατα πάνω στη λειτουργία των γραµµικών ηχητικών πηγών (line sources). 12

13 2.2 Σηµειακή πηγή Γενικά στο περιβάλλον υπάρχουν διάφορες ηχητικές πηγές όπως η ανθρώπινη φωνή, οι θόρυβοι µηχανών, τα µουσικά όργανα κλπ. Κάποιες βασικές µεταβλητές αυτών είναι: η έντασή τους, η µορφή κατευθυντικότητάς τους και η απόδοση τους σε σχέση µε τη συχνότητα που εκπέµπουν. Πάνω σ αυτά τα χαρακτηριστικά θα παρατηρηθούν και θα µελετηθούν τα εξής µοντέλα ηχητικών πηγών: Σηµειακή πηγή, Διπολική πηγή (δίπολο), Ευθεία Γραµµική πηγή, Κωνική Ευθεία Γραµµική πηγή, Γραµµική πηγή Τελικής Τροφοδότησης και Καµπυλωτή Γραµµική πηγή. Σηµειακή πηγή είναι µία πηγή η οποία εκπέµπει οµοιόµορφα µε ίδια ένταση προς όλες τις κατευθύνσεις σ ένα πεδίο, όπου η διάδοση του ήχου πραγµατοποιείται χωρίς ανακλάσεις και το µέτωπο του είναι επιφάνεια σφαίρας. Αυτό µπορεί να παρατηρηθεί και εικονικά στο σχήµα 2.1. Σχήµα 2.1:Περιγραφική σχέση απόστασης r µε έντασης I. Με W συµβολίζεται η ολική ισχύς της πηγής, µε Ι η ένταση και µε Α µία φανταστική τριών διαστάσεων σφαιρική περιφέρεια απόστασης r από το κέντρο της πηγής. Για απόσταση r η ένταση I είναι ίδια προς όλες τις κατευθύνσεις. Θεωρητικά η πηγή αιωρείται στον αέρα χωρίς εµπόδια γύρω της, άρα βρίσκεται σε ελεύθερο πεδίο και παράγει ένα σφαιρικό κύµα. Η περιφέρεια ισούται µε A=4π και για την ένταση σε κάθε επιφάνεια ισχύει: Ι= W/4π. Μέσα από αυτή τη σχέση και το σχήµα µπορεί να διαπιστωθεί ότι η ένταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης. Κάθε διπλασιασµός της προκαλεί τέσσερις φορές µείωση της έντασης. Οπότε για µία σφαιρική πηγή, µε κάθε διπλασιασµό της απόστασης προκαλείται µείωση 6dB SPL. 2.3 Σηµειακή πηγή στον χώρο Όπως στις περισσότερες περιπτώσεις, είναι πιθανό το πεδίο να µην είναι ελεύθερο αλλά να υπάρχουν ανακλαστικές επιφάνειες γύρω απ την πηγή. Σ αυτήν την περίπτωση η πηγή δεν εκπέµπει σφαιρικά αλλά κατευθυντικά και υπάρχουν δύο µονάδες προσδιορισµού αυτής 13

14 της διαφοράς. Η πρώτη µονάδα ονοµάζεται παράγοντας κατευθυντικότητας, συµβολίζεται µε Q και ισούται µε: Q= όπου,, η ένταση για οµοιόµορφη εκποµπή και, η ένταση της πηγής σε µία συγκεκριµένη κατεύθυνση Η δεύτερη µονάδα ονοµάζεται δείκτης κατευθυντικότητας και για κάθε κατεύθυνση δίνεται από τον παρακάτω τύπο. Όπου η διαφορά της έντασης είναι σε db. =10log Υπάρχουν τέσσερις τοποθετήσεις (σχήµα 2.2): Α. Είναι η περίπτωση που αναλύθηκε πιο πάνω όπου η πηγή εκπέµπει σε ελεύθερο πεδίο ένα σφαιρικό κύµα. Το ισούται µε το. Το Q ισούται µε 1 και το µε 0dB. Β. Είναι η τοποθέτηση κατά την οποία η πηγή εκπέµπει σε ηµιάπειρο µέσο. Δηλαδή µπορεί να θεωρηθεί πως βρίσκεται τοποθετηµένη σε ένα πάτωµα χωρίς τοίχους ή όρθιες επιφάνειες στον περίγυρο. Τώρα το ισούται µε 1 οπότε και το Q ισούται µε 2. Το ισούται µε 3dB. Αυτό σηµαίνει ότι για την ίδια απόσταση από την πηγή, η ηχητική πίεση είναι δύο φορές µεγαλύτερη σε σχέση µε την περίπτωση Α. Γ. Για αυτή την περίπτωση η πηγή είναι τοποθετηµένη σε µία ακµή. Δηλαδή έρχεται σε επαφή µε δύο κάθετες άπειρες επιφάνειες. Τώρα το ισούται µε 4 οπότε και το Q ισούται µε 4 ενώ το ισούται µε 6dB. Άρα για την ίδια απόσταση από την πηγή, η ηχητική πίεση είναι τέσσερις φορές µεγαλύτερη σε σχέση µε την περίπτωση Α. Δ. Αυτή είναι η τελευταία περίπτωση όπου η πηγή είναι τοποθετηµένη σε µία γωνία και έρχεται σε επαφή µε τρεις επιφάνειες, δύο κάθετες και µία τρίτη που εφάπτεται κάθετα στη µία πλευρά των 90 µοιρών και σχηµατίζουν όλες µαζί µία γωνία. Το ισούται µε 8 οπότε και το Q ισούται µε 8 ενώ το ισούται µε 9dB και η ηχητική πίεση τώρα είναι οχτώ φορές µεγαλύτερη σε σχέση µε την περίπτωση Α. Οι κανόνες για τις παραπάνω περιπτώσεις µπορούν να ισχύσουν στην πράξη εφόσον οι διαστάσεις των πηγών είναι µικρές σε σύγκριση µε τα µήκη κύµατος που εκπέµπουν. Θα µπορούσε δηλαδή η περίπτωση Β να είναι ένα µεγάφωνο τοποθετηµένο στο κέντρο ενός άδειου δωµατίου. Επίσης στην περίπτωση ανακλαστικών επιφανειών (π.χ. τοίχος) θα πρέπει οι αποστάσεις της πηγής από την επιφάνεια, να είναι µικρές σε σχέση µε το µήκος κύµατος που εκπέµπεται. Σχήµα 2.2: Τοποθέτηση απλής σηµειακής πηγής (τέσσερις περιπτώσεις). 14

15 2.4 Διπολική πηγή (δίπολο) Διπολική πηγή δηµιουργείται όταν δύο σηµειακές πηγές εκπέµπουν µε την ίδια ένταση σε αντίθετη φάση και έχουν µία ελάχιστη απόσταση µεταξύ τους σε σχέση µε το µήκος κύµατος που εκπέµπουν. Η διπολική πηγή παράγει ένα κύµα πιο σύνθετο από το σφαιρικό που εξαρτάται από την απόσταση µεταξύ των πηγών. Επίσης η ένταση µε την οποία εκπέµπει για ένα σηµείο εξαρτάται απ τη συχνότητα, απ την απόσταση µεταξύ των πηγών, την απόσταση του σηµείου από το δίπολο και τη γωνία που σχηµατίζεται µεταξύ των δύο πηγών και του σηµείου παρατήρησης. Σχήµα 2.3: Εκποµπή δίπολου συναρτήσει της απόστασης µεταξύ των πηγών. Στο σχήµα 2.3 γίνεται εικονική αναπαράσταση της εκποµπής του δίπολου συναρτήσει της απόστασης µεταξύ των πηγών. Για κάθε απόσταση δηµιουργούνται διαφορετικά πυκνώµατα και αραιώµατα. Παρακάτω στο σχήµα 2.4 παρατίθενται τέσσερις περιπτώσεις διπολικών πηγών συναρτήσει της µεταξύ τους απόστασης. Το πολικό διάγραµµα που παράγουν οι δύο πηγές αλλάζει, βάση της σχετικής τους θέσης. Όσο µεγαλύτερη είναι η απόσταση (DISTANCE) από το µήκος κύµατος λ της αντίστοιχης συχνότητας, τόσο περισσότεροι λοβοί προκύπτουν. Σχήµα 2.4: Kατευθυντικότητα δίπολου συναρτήσει της απόστασης µεταξύ των πηγών. Όπου το DISTANCE αντιστοιχεί σε µία απόσταση που ονοµάζεται b. 15

16 2.5 Straight Line Source (Ευθεία Γραµµική Πηγή) Όπως φαίνεται και στο σχήµα 2.4, όσο πιο µικρή είναι η απόσταση µεταξύ δύο πηγών τόσο πιο ενιαίο είναι το κύµα που εκπέµπουν. Πάνω σ αυτή την παρατήρηση βασίζεται και η θεωρία της δηµιουργίας µίας ευθείας γραµµικής πηγής (line array source). Η ευθεία γραµµική πηγή µπορεί να δηµιουργηθεί από ένα πολύ µεγάλο αριθµό πηγών ίδιας έντασης και φάσης οι οποίες να είναι τοποθετηµένες σε µία ευθεία γραµµή σε πολύ µικρές αποστάσεις µεταξύ τους. Έπειτα εάν ο αριθµός των πηγών τείνει προς το άπειρο (Ν ) και η απόσταση µεταξύ των πηγών τείνει προς το µηδέν (b 0), αυτό που δηµιουργείται είναι ένα κυλινδρικό κύµα. Σε αντίθεση προς το σφαιρικό κύµα, για το κυλινδρικό κύµα µε κάθε διπλασιασµό της απόστασης από την πηγή ισχύει µείωση της έντασης κατά 3dB SPL. Φυσικά η κατευθυντικότητα του κύµατος εξαρτάται από την συχνότητα που εκπέµπει η γραµµική πηγή καθώς για κάθε συχνότητα αλλάζει η σχέση του µήκους κύµατος µε την απόσταση b. Αυτό µπορεί να γίνει εικονικά πολύ ξεκάθαρο στο σχήµα 2.5. Σχήµα 2.5: Κάθετη κατευθυντικότητα µίας γραµµικής πηγής συναρτήσει του µήκους κύµατος της κάθε συχνότητας εκποµπής. 2.6 Tapered Straight Line Source (Κωνική Ευθεία Γραµµική πηγή) Στην tapered straight line source όλα τα στοιχεία εκπέµπουν µε ίδια ένταση και σε φάση αλλά η διαφορά είναι ότι κάθε στοιχείο είναι τοποθετηµένο σ ένα κώνο. Ο κώνος επηρεάζει την κατευθυντικότητα της συνολικής πηγής και το αποτέλεσµα, όπως φαίνεται και στο σχήµα 2.6, είναι πιο διευρυµένη κάθετη κάλυψη και επίσης οι δευτερεύοντες λοβοί είναι πιο ασθενείς. 16

17 Σχήµα 2.6: Κάθετη κατευθυντικότητα µίας κωνικής γραµµικής πηγής συναρτήσει του µήκους κύµατος της κάθε συχνότητας εκποµπής. 2.7 End Fired Line Source (Γραµµική Πηγή Τελικής Τροφοδότησης) Στη γραµµική πηγή τελικής τροφοδότησης µεταξύ των στοιχείων της ολικής πηγής προκαλείτε µία βαθµωτή καθυστέρηση φάσης. Σχήµα 2.7: Κάθετη κατευθυντικότητα µιας end fired γραµµικής πηγής συναρτήσει του µήκους κύµατος. Εφόσον, για µία συγκεκριµένη κατεύθυνση, ο χρόνος καθυστέρησης της εκποµπής µεταξύ των στοιχείων αντιστοιχίσει µε το χρόνο διάδοσης του κύµατος µπορεί να επιτευχθεί η µέγιστη κατευθυντικότητα. 2.8 Curved Source Array (Καµπυλωτή Γραµµική πηγή) Η καµπυλωτή γραµµική πηγή αποτελείται από ένα «τόξο» σηµειακών πηγών ίδιας έντασης και φάσης τοποθετηµένες σε πολύ µικρή απόσταση µεταξύ τους. Ουσιαστικά η πηγή µπορεί να παροµοιαστεί µ ένα κοµµάτι της περιφέρειας ενός κύκλου. 17

18 Σχήµα 2.8: Κάθετη κατευθυντικότητα µίας καµπυλωτής γραµµικής πηγής συναρτήσει του µήκους κύµατος για τόξο µε γωνία κλίσης 60. Σχήµα 2.9: Κάθετη κατευθυντικότητα µίας καµπυλωτής γραµµικής πηγής συναρτήσει του µήκους κύµατος για τόξο µε γωνία κλίσης 90. Σχήµα 2.10: Κάθετη κατευθυντικότητα µίας καµπυλωτής γραµµικής πηγής συναρτήσει 18

19 Η κατευθυντικότητα της καµπυλωτής γραµµικής πηγής είναι διαφορετική από των υπολοίπων καθώς, στις υψηλές συχνότητες όπως φαίνεται και στο σχήµα 2.8 προκαλεί «οδοντωτούς» λοβούς. Επίσης ανάλογα µε τη συνολική κλίση των πηγών αλλάζει και η κατευθυντικότητα. Όπως παρατηρείται στα σχήµατα 2.8, 2.9 και 2.10 έχουµε τρεις ίδιες συστοιχίες για τρεις διαφορετικές γωνίες κλίσης, για 60, 90 και 120 αντίστοιχα. Όσο µεγαλύτερη είναι η γωνία, τόσο µικρότερη είναι η συνολική κατευθυντικότητα της πηγής. Σε γενικά πλαίσια για την καµπυλωτή γραµµική πηγή παρατηρείται ότι στις χαµηλές συχνότητες η κατευθυντικότητα είναι οµοιόµορφη, στην περιοχή όπου το µήκος κύµατος της εκποµπής είναι συγκρίσιµο µε την απόσταση των πηγών αρχίζουν να δηµιουργούνται κάποιοι λοβοί µεγάλης διαφοράς ηχητικής πίεσης των ενισχυτικών και καταστρεπτικών συµβολών και στις υψηλές συχνότητες οι λοβοί αυξάνονται αλλά η διαφορά ηχητικής πίεσης είναι µικρότερη και γενικά το κύµα έχει πιο ελεγχόµενη κατευθυντικότητα. Το ενδιαφέρον στοιχείο των κατευθυντικών χαρακτηριστικών µιας καµπυλωτής διάταξης είναι ότι αυτά έχουν µεγάλο εύρος σε δυσανάλογα µεγάλα µήκη κύµατος συγκριτικά µε το συνολικό ύψος της διάταξης ενώ γίνονται στενά, σε µήκη κύµατος ανάλογα των διαστάσεων. Γίνονται επιπρόσθετα ευρεία σε µήκη κύµατος συγκριτικά µικρά µε το µήκος της διάταξης. Η καµπυλωτή διάταξη πρέπει να είναι αρκετά µήκη κύµατος σε µήκος για να παρουσιάσει "σφηνοειδή" κατευθυντικά χαρακτηριστικά. 19

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΘΕΩΡΙΑ LINE ΑRRAY Εισαγωγή Όπως παρατηρήθηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο ο Olson µελέτησε διάφορα είδη line sources και θεωρητικά συµπέρανε ότι εφόσον σε µία ευθεία γραµµική πηγή ο αριθµός των στοιχείων πλησιάσει το άπειρο (Ν ) και η απόσταση µεταξύ των στοιχείων πλησιάσει το µηδέν (b 0), θα δηµιουργηθεί ένα κυλινδρικό κύµα. Έτσι παρέχεται πολύ κατευθυντική κάθετη κάλυψη και η εξασθένηση της έντασης ανά διπλασιασµό της απόστασης θα είναι 3dB SPL αντί για 6dB SPL που ισχύει για το σφαιρικό κύµα. Το αποτέλεσµα αυτής της κατευθυντικής κάλυψης έχει πολύ ενδιαφέρον γιατί βασιζόµενες σε αυτή τη θεωρία στηρίχτηκαν πολλές εταιρίες ηχητικών εξοπλισµών για να φτιάξουν ένα καινούργιο ηχητικό σύστηµα διαφορετικής λειτουργίας. Όµως το µοντέλο του line source array είναι καθαρά θεωρητικό και δεν µπορεί να υλοποιηθεί λόγω πρακτικών και φυσικών περιορισµών. Σε οποιοδήποτε ηχητικό σύστηµα είτε φορητό είτε σταθερό, δεν είναι εφικτό να υπάρχουν άπειρα ηχεία και αυτά, λόγω των φυσικών διαστάσεών τους, δεν µπορούν να έρθουν σε µηδενική απόσταση µεταξύ τους. Οπότε οι εταιρίες απορρίπτουν την υλοποίηση του line source array και σε πιο πρακτική προσέγγιση διαµορφώνουν τη θεωρία του line array. Line array ονοµάζεται µία διάταξη από ηχεία τοποθετηµένα σε µια ευθεία γραµµή και σε µικρή απόσταση µεταξύ τους, τα οποία εκπέµπουν µε το ίδιο πλάτος (ηχητική ένταση) και σε φάση. Δεν ισχύουν οι κανόνες απείρου µήκους και µηδενικής απόστασης αλλά υπάρχουν κανόνες και περιορισµοί ώστε ένα line array να πλησιάζει το θεωρητικό µοντέλο του Olson. 3.1 Κατευθυντικότητα Line Array Γενικά η κατευθυντικότητα ενός µεγαφώνου καθορίζεται από την εντασιακή απόκριση καθώς αλλάζει η γωνία παρατήρησης. Η κατευθυντικότητα ενός µεγαφώνου είναι διαφορετική για κάθε συχνότητα. Ένα αξιόπιστο line array σύστηµα είτε φορητό είτε σταθερά εγκατεστηµένο έχει καθαρή αναπαραγωγή του ήχου µε την ίδια πιστότητα και µικρή απόκλιση έντασης σε όλο τον χώρο του ακροατηρίου. Κατά τη συνήχηση δύο ηχητικών πηγών σε ένα χώρο παρατήρησης µπορούν να δηµιουργηθούν εποικοδοµητικές και καταστρεπτικές συµβολές. Αυτό το φαινόµενο ονοµάζεται comb filtering. Ένα line array αποτελείται από µία συστοιχία µεγαφώνων συγκεκριµένα αποµακρυσµένα µεταξύ τους και µε τέτοια κλίση σε ανάλογες περιπτώσεις, έτσι ώστε κατά την εκποµπή τους να προκαλούνται εποικοδοµητικές συµβολές στην on-axis περιοχή (που βρίσκεται το ακροατήριο) και καταστρεπτικές συµβολές στα άκρα (έξω απ την επιθυµητή περιοχή του ακροατηρίου). Αυτό επιτυγχάνεται εξαιτίας του comb filtering και παρόλο που στις περισσότερες περιπτώσεις της φυσικής ακουστικής αναφέρεται ως ανεπιθύµητο, στην περίπτωση των line array προκαλείται επιθυµητά. Λόγω της κατευθυντικής κάθετης κάλυψης είναι πολύ αποτελεσµατικό σε εφαρµογές όπου ο ήχος πρέπει να φτάσει σε µακρινές και γεωµετρικά επιλεγµένες αποστάσεις. 20

21 3.2 Κανόνες Line Array Οι παρακάτω κανόνες οριοθετούν τα πλαίσια της λειτουργίας ενός line array συστήµατος σαν µία ενιαία πηγή. Οι τρεις πρώτοι (1,2,3) αναφέρονται στην κατασκευή και οι υπόλοιποι (4,5 και 6) στην εγκατάσταση. 1) Ο Olson είχε υπολογίσει ότι δύο σηµειακές πηγές οι οποίες απέχουν λιγότερο από το ¼ του µήκους κύµατος που εκπέµπουν, δηµιουργούν ένα οµοιόµορφο πολικό διάγραµµα χωρίς λοβούς. Μέχρι και για απόσταση του ½ του µήκους κύµατος που εκπέµπεται, το πολικό διάγραµµα θα είναι οµοιόµορφο καθώς και πιο στενό. Αν η απόσταση υπερβεί το ½ του µήκους κύµατος τότε αρχίζουν να δηµιουργούνται πλευρικοί λοβοί λόγω καταστρεπτικών συµβολών (βλ. Σχήµα 1.4). Από εκεί προκύπτει ένας κανόνας: Για να λειτουργεί µε βάση τη θεωρία του Olson ένα line array σύστηµα σ ένα συγκεκριµένο συχνοτικό φάσµα, η απόσταση µεταξύ των ακουστικών κέντρων δύο γειτονικών οδηγών πρέπει να είναι µικρότερη από το µισό του µήκους κύµατος της µέγιστης συχνότητας που εκπέµπουν αυτές οι πηγές. Εάν αυτή η απόσταση οριστεί ως b, τότε µπορεί να τεθεί ο πρώτος κανόνας που λέει ότι: b<λmin/2. Όπου λmin το µήκος κύµατος που αντιστοιχεί για την fmax που εκπέµπει ο οδηγός του συστήµατος. Για ένα line array αυτός είναι και ο κανόνας που οριοθετεί την υψηλότερη συχνότητα που µπορεί να εκπέµψει όλο το σύστηµα βάση της θεωρίας του Olson. 2) Το συνολικό µήκος µίας συστοιχίας line array πρέπει να είναι τέσσερις φορές µεγαλύτερο του µήκους κύµατος της χαµηλότερης συχνότητας που εκπέµπει η συστοιχία. Δηλαδή αν τεθεί ότι Η=συνολικό µήκος συστοιχίας, πρέπει Η>4λmax όπου λmax το µήκος κύµατος για τη χαµηλότερη συχνότητα που εκπέµπεται. Αυτός είναι ο δεύτερος κανόνας και οριοθετεί τη χαµηλότερη συχνότητα που µπορεί να ακτινοβολήσει το line array ώστε να λειτουργεί σωστά βάση της θεωρίας του Olson. 3) ¹ Η απόκλιση που µπορεί να έχει µία συστοιχία από ένα επίπεδο ηχητικό µέτωπο (καµπύλωση) πρέπει να είναι λιγότερο του λ/4 της υψηλότερης συχνότητας λειτουργίας. Θέτοντας αυτή την απόσταση ίση µε x πρέπει x< λmin/4. Αυτό αντιστοιχεί σε λιγότερο από 5mm καµπύλωσης στα 16 khz. 4) Κανόνας 4:1, η απόσταση από το κάτω άκρο της συστοιχίας έως τον πρώτο ακροατή, πρέπει να είναι το ¼ της απόστασης από το πάνω άκρο, έως τον τελευταίο ακροατή. 5) Η συνολική επιφάνεια της κυµατοµορφής που ακτινοβολεί κάθε πηγή µεµονωµένα, πρέπει να καλύπτει τουλάχιστον το 80% της επιφάνειας του ακροατηρίου όπου στοχεύει. 6) Για καµπυλωτά line arrays, οι γωνίες που καθορίζουν την θέση των καµπινών πρέπει να κυµαίνονται αντιστρόφως ανάλογα µε την απόσταση από τους ακροατές. ¹ Κατερίνα Παναγοπούλου Ηχητική κάλυψη Συναυλιών κεφάλαιο 12, σελ

22 3.3 Από τη θεωρία στην πράξη Κατά την εφαρµογή των παραπάνω κανόνων µπορούν να προκύψουν προβλήµατα είτε στην υλοποίηση ενός συστήµατος line array, είτε στην τοποθέτησή του. Πριν γίνει επιµέρους αναφορά στους κανόνες πρέπει να γίνει γνωστό ότι παρόλο που µία συστοιχία line array λειτουργεί σαν ενιαία πηγή, κάθε οδηγός του συστήµατος εκπέµπει συγκεκριµένο συχνοτικό φάσµα. Το συχνοτικό φάσµα διαιρείται µε crossovers προσφέροντας ένα σύστηµα τριών ή τεσσάρων δρόµων και τα crossover points ορίζονται ανάλογα µε το επιθυµητό αποτέλεσµα για το οποίο θα γίνει αναφορά παρακάτω. Επίσης να επαναληφθεί ότι οι τρεις πρώτοι κανόνες αφορούν τη κατασκευή του συστήµατος ενώ οι υπόλοιποι τρεις την τοποθέτηση και εγκατάσταση του. Κανόνας 1 Ο κανόνας 1 λέει πως πρέπει: b<λmin/2. Παρ όλα αυτά η εφαρµογή αυτή της θεωρίας σε ένα ηχητικό σύστηµα που θα εκπέµπει όλο το ακουστό συχνοτικό φάσµα είναι πολύ δύσκολη. Πιο συγκεκριµένα το µήκος κύµατος των 20kΗz αντιστοιχεί σε 17mm και λ/2=8,5mm. Οπότε για να λειτουργήσει ένα σύστηµα σε όλο το ακουστό συχνοτικό φάσµα σωστά βάση της θεωρίας του Olson, πρέπει τα κέντρα των οδηγών να έχουν απόσταση ίση µε 8,5mm. Όµως η κατασκευή τόσο µικρών και τόσο πολλών οδηγών είναι κάτι ανέφικτο. Η λύση που δόθηκε στο παραπάνω πρόβληµα ήταν η χρήση κυµατοδηγών χοάνης, οι οποίοι µπορούν να επηρεάσουν την κατευθυντικότητα ενός εκπεµπόµενου ηχητικού κύµατος. Συµπερασµατικά λοιπόν ο πρώτος κανόνας δεν µπορεί να επιτευχθεί για όλο το συχνοτικό φάσµα και ιδιαίτερα στις υψηλές συχνότητες Κυµατοδηγός χοάνης Στα πρώτα βήµατα των ηχητικών συστηµάτων η χοάνη ήταν πολύ αποτελεσµατική κατασκευή όσον αφορά την ηχητική ενίσχυση, καθώς «αντικαθιστούσε» µέρος της ενίσχυσης του σήµατος των τελικών ενισχυτών. Στην περίπτωση των line arrays αυτό που έχει περισσότερη σηµασία είναι η κατευθυντικότητα. Η κατευθυντικότητα της χοάνης εξαρτάται από το µήκος, το άνοιγµα και το σχήµα της, καθώς επίσης από τις διαµέτρους του στοµίου και του ανοίγµατος της. Όταν το µήκος κύµατος εκποµπής είναι µεγαλύτερο της διαµέτρου του διαφράγµατος τότε το στόµιο παίζει σηµαντικό ρόλο στην κατευθυντικότητα της χοάνης. Η χοάνη παίζει ρόλο στην κατευθυντικότητα όταν το µήκος κύµατος που εκπέµπεται είναι µικρότερο από τη διάµετρο του στοµίου. Σχήµα 3.1: Χοάνη τοποθετηµένη πάνω σε ένα οδηγό συµπίεσης µε διάµετρο ανοίγµατος D=23,5cm. 22

23 Υπάρχουν διάφοροι τρόποι κλίσης της χοάνης που προσφέρουν διαφορετικά χαρακτηριστικά κατευθυντικότητας και θα γίνει αναφορά σε τρεις περιπτώσεις, εκθετική, κωνική και παραβολική κλίση. Στην περίπτωση εκθετικής κλίσης, όσο αυξάνεται η διάµετρος του ανοίγµατος της χοάνης αυξάνεται και το µήκος της, καθώς η διάµετρος του στοµίου µένει σταθερή. Στην περίπτωση της κωνικής κλίσης και οι δύο διάµετροι µένουν ίδιες ενώ αυξάνεται το µήκος της χοάνης. Τέλος στην περίπτωση της παραβολικής κλίσης πάλι αυξάνεται µόνο το µήκος της χοάνης και η κατευθυντικότητα αλλάζει λόγω της κλίσης. Όπως φαίνεται στο σχήµα 3.2 το µικρό µέγεθος της εκθετικής χοάνης προκαλεί στενή κατευθυντικότητα στο 1 khz ενώ στα 10kHz η κατευθυντικότητα είναι πιο διευρυµένη απ τις άλλες δύο περιπτώσεις. Στην περίπτωση Γ παρατηρείται αρκετή κατευθυντικότητα στο 1kHz η οποία στα 10kHz αυξάνεται λιγότερο απ ότι στην περίπτωση Α. Η κλίση της χοάνης είναι αντιστρόφως ανάλογη της κατευθυντικότητας για υψηλές συχνότητες ενώ είναι ανάλογη της για πιο χαµηλές. Στο σχήµα 3.3 που δείχνει τον τρόπο που επηρεάζεται η κατευθυντικότητα ενός ηχητικού κύµατος από µια κωνική χοάνη, παρατηρείται ότι η κατευθυντικότητα αρχίζει να επηρεάζεται στα 4kHz και µετά. Αυτό σηµαίνει ότι για υψηλές συχνότητες η κατευθυντικότητα είναι ανάλογη του µήκους της χοάνης. Επίσης όσο µεγαλώνει το µήκος της χοάνης, αυξάνεται και η κατευθυντικότητα. Σχήµα 3.2: Kατευθυντικότητα χοάνης µε εκθετική γωνία κλίσης τριών διαστάσεων για 1kHz, 2kHz, 4kHz, 7kHz και 10kHz. Α)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 15cm, µήκος χοάνης 46cm B)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 60cm Γ)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 60cm, µήκος χοάνης 76cm Στο σχήµα 3.4 φαίνεται πως επηρεάζεται η κατευθυντικότητα ενός ηχητικού κύµατος από µία χοάνη παραβολικής κλίσης. Παρατηρείται ότι όσο αυξάνεται η συχνότητα αυξάνεται και η κατευθυντικότητα του ηχητικού κύµατος. Επιπλέον καθώς η διάµετρος του στοµίου και του ανοίγµατος µένουν ίδιες, το µόνο µέγεθος που αφορά τη χοάνη και που επηρεάζει την κατευθυντικότητα είναι το µήκος της και όσο αυτό αυξάνεται, κατά ένα µικρό αλλά αντιληπτό βαθµό, στενεύει και η κατευθυντικότητα. 23

24 Σχήµα 3.3: Kατευθυντικότητα κωνικής χοάνης δύο µεγεθών για 1kHz, 2kHz, 4kHz, 7kHz και 10kHz. Α)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 30cm B)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 60cm Σχήµα 3.4: Kατευθυντικότητα χοάνης µε παραβολική γωνία κλίσης τεσσάρων µεγεθών µήκους για 1kHz, 2kHz, 4kHz, 7kHz και 10kHz. Α)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 30cm B)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 46cm Γ)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 61cm Δ)Διάµετρος στοµίου 1.6cm, διάµετρος ανοίγµατος 30cm, µήκος χοάνης 91cm 24

25 Το γενικό συµπέρασµα από τη µελέτη της χοάνης είναι ότι ανάλογα µε τις διαστάσεις της, προκαλεί µία ανάλογη κατευθυντικότητα διαφορετική από την αρχική της σφαιρικής πηγής και ιδιαίτερα κατευθυντική στις υψηλές συχνότητες. Αυτός είναι και ένας εναλλακτικός τρόπος επίλυσης, για τις συχνότητες στις οποίες δεν µπορεί να εφαρµοστεί ο πρώτος κανόνας, δηλαδή να επηρεάζουν την κατευθυντικότητα µε τη χρήση της χοάνης καταλήγοντας έτσι σε υβριδικά συστήµατα. Κανόνας 2 Ο δεύτερος κανόνας ορίζει πως το συνολικό µήκος µίας συστοιχίας line array πρέπει να είναι τέσσερις φορές µεγαλύτερο από το µήκος κύµατος της χαµηλότερης συχνότητας που ακτινοβολεί αυτή η συστοιχία, δηλαδή πρέπει Η>4λmax. Το µήκος κύµατος των 20Hz είναι 17,2m. Αυτό σηµαίνει πως µία συστοιχία που θα εκπέµπει σωστά, βάση της θεωρίας του Olson, σε όλο το συχνοτικό φάσµα πρέπει να έχει µήκος 4x17,2m=68,8m. Έστω αν ήταν δυνατή η υλοποίηση µίας τέτοιας κατασκευής, δεν είναι καθόλου πρακτική όσον αφορά την τοποθέτηση και τη µεταφορά ως προς τους χώρους εφαρµογής. Έτσι λοιπόν το πόρισµα είναι πως ένα line array σύστηµα στις χαµηλές συχνότητες, λόγω φυσικών διαστάσεων, δεν µπορεί να λειτουργήσει σαν line source και η χαµηλότερη συχνότητα που ακτινοβολεί κυλινδρικά εξαρτάται κάθε φορά από το µήκος της συστοιχίας. Κανόνας 3 Υπάρχουν συστήµατα που είναι κατασκευασµένα για flat τοποθέτηση και άλλα που είναι για curved. Σε γενικά πλαίσια η ελαφριά καµπύλωση µίας συστοιχίας line array µπορεί να διευρύνει την κάθετη κάλυψη του συστήµατος. Παρόλα αυτά η υπερβολική προκαλεί προβλήµατα. Όµως όσον αφορά την καµπύλωση και τον τρόπο που επηρεάζεται η κατευθυντικότητα των line arrays µέσω αυτής υπάρχει ένα πείραµα που πραγµατοποιεί η Meyer Sound (κατασκευαστική εταιρία) και αποσαφηνίζει, κάνοντας τις απαραίτητες µετρήσεις, το τι συµβαίνει. Σχήµα 3.5: Στ αριστερά φαίνεται η κατευθυντικότητα ενός curved και στα δεξιά ενός flat line array. Τα συστήµατα χρησιµοποιούνε µία χοάνη κάθετης κάλυψης

26 Στo σχήµα 3.5, αριστερά φαίνεται η απόκριση ενός flat line array συστήµατος το οποίο έχει τοποθετηθεί καµπυλωτά και δεξιά φαίνεται η απόκριση ενός curved line array συστήµατος το οποίο έχει τοποθετηθεί flat. Δύο συστοιχίες που έχουν πανοµοιότυπα µεγάφωνα όπου κάθε ένα αποτελείται από ένα 12" κωνικό οδηγό χαµηλών συχνοτήτων και µία χοάνη υψηλών συχνοτήτων κάθετης κάλυψης 45. Στο σχήµα 3.5 αριστερά φαίνεται πως απ τα 125Hz µέχρι και το 1kHz, το σύστηµα διατηρεί µία αρκετά στενή κατευθυντικότητα που είναι επιθυµητή για τη λειτουργία του line array. Απ το 1kHz και πάνω αρχίζουν να εµφανίζονται πλευρικοί λοβοί. Το αποτέλεσµα είναι να δηµιουργείται µία ανοµοιογενής εντασιακή κάλυψη και το φαινόµενο αυτό γίνεται εντονότερο όσο αυξάνεται η συχνότητα. Στο σχήµα 3.5 δεξιά φαίνεται πως οι κόρνες ευρείας κάλυψης είναι κατασκευασµένες για curved line array σύστηµα, εάν τοποθετηθούν flat, δεν αποδίδουν αποτελεσµατικά. Στις χαµηλές συχνότητες το σύστηµα διατηρεί πολύ στενή κατευθυντικότητα και απ το 1kHz και πάνω εµφανίζονται έντονοι πλευρικοί λοβοί. Αυτοί οι λοβοί καθώς συσσωρεύουν µεγάλο κοµµάτι της συνολικής ενέργειας πλευρικά, προκαλούνται ανεπιθύµητες ανακλάσεις που µειώνουν τη διαύγεια του συστήµατος. Είναι φανερό από το προηγούµενο πείραµα ότι, πρώτον εφόσον οι οδηγοί των υψηλών συχνοτήτων έχουν στενή κάθετη κάλυψη, η υπερβολική καµπύλωση θα προκαλέσει σηµεία µε υψηλή ένταση και σηµεία µε πολύ χαµηλή. Δεύτερον η καµπύλωση δεν επηρεάζει µεγάλα µήκη κύµατος οπότε οι χαµηλές συχνότητες δεν επηρεάζονται από την κλίση. Αυτό σηµαίνει ότι διατηρούν τη σχετική κατευθυντικότητα που µπορεί να έχουν ανά συχνότητα. Γενικότερα η υπερβολική καµπύλωση σε οποιοδήποτε line array σύστηµα παρουσιάζει προβλήµατα. Οποιοδήποτε, λοιπόν, σύστηµα, µε λάθος τοποθέτηση εξασφαλίζει ανεπιθύµητα αποτελέσµατα. Η τοποθέτηση και τα χαρακτηριστικά του κατασκευαστή πρέπει να συµβαδίζουν. Κανόνες 4 και 5 Ο τέταρτος και πέµπτος κανόνας αφορούν την τοποθέτηση του line array συστήµατος και εξαρτώνται απ το περιβάλλον εγκατάστασης. Γενικά σε ένα χώρο που πρόκειται να πραγµατωθεί µία εκδήλωση, το κοινό πρέπει να κατανεµηθεί έτσι ώστε οι απαιτούµενες αποστάσεις στο χώρο ακρόασης να τηρούν τον 4 ο κανόνα (όσον αφορά τις αποστάσεις που αναφέρονται σε αυτόν). Η συνολική καµπύλωση και τοποθέτηση της συστοιχίας αλλά και κάθε καµπίνας πρέπει να γίνονται έτσι ώστε να τηρείται ο πέµπτος κανόνας. Σε πολλές όµως περιπτώσεις λόγω της ιδιαιτερότητας των συναυλιών χώρων υπάρχει αδυναµία τήρησης των κανόνων αυτών. Ο sound designer καλείται να επιφέρει το καλύτερο δυνατό αποτέλεσµα και όσο πληρέστερη και ορθότερη τοποθέτηση του συστήµατος µε βάση τους κανόνες αυτούς. Κανόνας 6 Ο 6 ος κανόνας επίσης αφορά τον τρόπο τοποθέτησης του line array συστήµατος σε περίπτωση που τοποθετηθεί αναρτηµένο. Ουσιαστικά, αναλόγως µε την απόσταση του ακροατηρίου από το σύστηµα, καθορίζεται η θέση και καµπύλωση των καµπινών. Πιο συγκεκριµένα, όσο πιο µακριά θα είναι το line array σύστηµα απ το ακροατήριο, τόσο λιγότερη θα είναι η καµπύλωση των καµπινών των συστοιχιών. 26

27 3.4 Επιπλέον Στόχοι Κατασκευαστών Πέρα από τους κανόνες που αφορούν τη σωστή κατασκευή και τοποθέτηση ενός line array συστήµατος, υπάρχουν και κάποιοι επιπλέον στόχοι των κατασκευαστριών εταιριών: 1 ον Το µικρότερο σε µέγεθος και βάρος σύστηµα, αναλογικά της ισχύος του. 2 ον Εύχρηστο, γρήγορο και αξιόπιστο σύστηµα ανάρτησης δορυφόρων. 3 ον Απλή, γρήγορη και αξιόπιστη συνδεσµολογία/καλωδίωση και ροή του σήµατος. 4 ον Αξονική συµµετρία ώστε οι συστοιχίες να λειτουργούν πανοµοιότυπα. 5 ον Κάλυψη όλου του συχνοτικού εύρους. 27